Технополис завтра
Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Новости Интересное

Новые спутники — новые баги: Инфракрасный сенсор спутника GOES-17 плохо охлаждается

30.07.2018

У запущенного в марте метеорологического спутника GOES-17 проблема - инфракрасная камера нового поколения работает только частично из-за того, что плохо охлаждается. И сейчас одна команда инженеров пытается сократить периоды неполной работоспособности, а вторая - установить причину проблемы.

Обе задачи важны, потому что анализ телеметрии предшественника, GOES-16, показал, что там тоже есть признаки ненормальной работы системы охлаждения, и, похоже, четвертое поколение метеорологических спутников GOES столкнулось с системной проблемой.

01.jpeg
Подготовка к запуску GOES-17, фото NASA

Хронология событий

Трансляция пуска

GOES-17 был запущен 1 марта. 12 марта аппарат добрался до геостационарной орбиты и приступил к тестированию бортовых систем. И здесь обнаружился неприятный сюрприз. Для нормальной работы основного оптического прибора спутника, Advanced Baseline Imager (ABI), требовалась низкая температура. Инфракрасные датчики нужно охлаждать, некоторые аж до 60° Кельвина (-213° С), чтобы они могли нормально функционировать. И выяснилось, что система охлаждения не справляется со своими обязанностями. К счастью, температурная нагрузка спутника зависела от времени суток и дня года, поэтому прибор оказался частично работоспособным, но, тем не менее, 13 из 16 частотных полос ежедневно были недоступны несколько часов.

Матчасть

Спутник GOES-17 является вторым в четвертом поколении метеорологических геостационарных спутников GOES. Первым в 2016 году на орбиту отправился GOES-16. По замыслу программы GOES два спутника занимают точки стояния восточнее и западнее обеих Америк, чтобы иметь качественное покрытие территории США. Еще две точки используются для проверки и хранения запасных спутников.

02.jpeg

Карта расположения спутников GOES, заливка - область видимости. Иллюстрация NASA

GOES-16 занял восточную точку, а для 17 спутника предназначалась западная. До запуска спутники носят алфавитные имена, поэтому шестнадцатый имел обозначение GOES-R, а семнадцатый -S. Конструктивно аппараты построены на платформе Lockheed Martin A2100, которая разрабатывалась для телекоммуникационных спутников и GPS, и несут приборы различного назначения.

03.jpeg

Размещение приборов на спутнике, схема NASA

Geostationary Lightning Mapper (GLM) работает в ближнем инфракрасном диапазоне и используется для обнаружения молний.

Extreme Ultraviolet and X-ray Irradiance Sensors (EXIS) направлен на Солнце, измеряет инсоляцию (облучение солнечными лучами) и может фиксировать потенциально опасные солнечные вспышки.

Solar Ultraviolet Imager (SUVI) тоже направлен на Солнце и представляет из себя телескоп, работающий в ультрафиолетовом диапазоне и предназначенный для наблюдения за коронарными дырами, выбросами массы и прочими явлениями солнечной погоды.

Magnetometer (MAG) и Space Environment In-Situ Suite (SEISS) наблюдают за магнитными полями и потоками высокоэнергетических частиц соответственно.

Но самым главным инструментом является Advanced Baseline Imager (ABI), который в 16 частотных диапазонах от видимого до инфракрасного фиксирует атмосферные явления, происходящие на земном шаре. Много диапазонов нужно потому, что, например, снег и лед лучше видны в диапазоне длин волн 1.58–1.64 микрометра, а туман, пожары и вулканизм - в 3.80–4.00 микрометра.

04.jpeg

AHI, однотипный ABI, без теплозащитной пленки. Фото Exelis

Оптическое разрешение зависит от диапазона и в лучшем случае составляет 0,5 км на пиксель, что в два раза больше разрешения сенсора спутников GOES предыдущего третьего поколения. Также, для сравнения, стоит отметить, что сенсоры GOES третьего поколения имели всего 5 диапазонов.

После введения в строй GOES-16 NOAA и NASA с полным правом похвастались полученными изображениями.

05.jpeg

Прогресс наглядно, рекомендую посмотреть в большом размере

06.jpeg

16 каналов ABI, по ссылке в большом размере

Проблема

Но увы, перечисленные в предыдущей главе красоты подпорчены технической проблемой - тепловые трубки, предназначенные для охлаждения сенсоров, не справляются со своей задачей. Теплоноситель, пропилен, недостаточно хорошо циркулирует в них. Причина этого пока не установлена, в качестве версий рассматриваются: излишний неконденсирующийся газ (в тепловых трубках теплоноситель газифицируется и конденсируется, пузырьки газа в жидкости будут мешать циркуляции), загрязнение трубок посторонними частицами или механическое повреждение трубок. На исследование причины и воспроизведение проблемы на земле уйдет еще 1-2 месяца.

Сенсоров, аналогичных ABI GOES-17, в космосе сейчас работает четыре. Один установлен на GOES-16, и еще два однотипных AHI стоят на японских геостационарных метеоспутниках "Химавари-8" и -9. Японские приборы работают нормально, но вот детальный анализ телеметрии GOES-16 показал, что считающаяся штатно функционирующей система охлаждения столкнулась с такими же проблемами, только в меньшей степени. Температура ABI GOES-16 оставалась в допустимых рамках, поэтому на признаки недостаточной циркуляции теплоносителя не обратили внимания. Повторение ситуации говорит о системности проблемы - либо при конструировании, либо на производстве допустили ошибку, и новые спутники GOES до исправления дефекта запускать нельзя.

Параллельно другая группа инженеров боролась с проблемой на спутнике. После принятых мер (жаль, не уточнили, каких), доступность диапазонов повысилась. Сейчас 13 из 16 диапазонов функционируют 24 часа в сутки, а оставшиеся 3 - 20 часов. Но расслабляться рано - приближается сентябрь, когда Солнце будет светить почти прямо в сенсор, серьезно повышая тепловую нагрузку. Точные числа пока неизвестны, но ожидается, что круглые сутки будут доступны 10 из 16 диапазонов, а оставшиеся - большую часть времени.

Заключение

Как и любая сложная техника, новые приборы на спутниках всегда могут принести сюрпризы. И история с GOES-17 показывает обычно малозаметную, но от этого не менее интересную работу по поддержанию спутников в рабочем состоянии, обновлению их программного обеспечения и настройки параметров работы "железа".

Источник


 

Загрузка...

© 2009 Технополис завтра

Перепечатка  материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши  правила  строже  этих,  пожалуйста,  пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.